Con la casa a cuestas: cómo sobrevivir en el desierto del océano

La vida empezó en los océanos, pero eso no significa que sean un lugar fácil para vivir. Grandes zonas del océano, por extraño que parezca, son lugares pobres donde los recursos escasean, como los desiertos de la tierra firme. Esto se debe a que las algas y otros seres fotosintéticos, que forman la base de la pirámide alimentaria, sólo pueden crecer si tienen las apropiadas materias primas.

Desiertos en el océano

En primer lugar, los seres vivos que hacen la fotosíntesis necesitan luz del sol en abundancia. Es lógico pensar que las grandes “factorías de comida” de los océanos se encontrarán cerca de la superficie, en las primeros cien metros de agua. Pero, por otro lado, los seres vivos también necesitan ciertas sustancias inorgánicas para poder crecer. Estas sustancias incluyen nitratos, fosfatos y, en algunos casos, silicatos y hierro. Las comunidades de la superficie marina consumen estas sustancias rápidamente, y sólo vuelven a ser abundantes en los fondos oceánicos, gracias a que allí se produce la descomposición de la materia orgánica que cae de arriba.

Así pues, los grandes productores de comida del océano necesitan la luz de la superficie y los nutrientes que están en el fondo. ¿Quiere esto decir que la vida nunca “llega a arrancar” en los océanos? No. Lo que quiere decir es que donde de verdad florece la vida es en los lugares en que las aguas profundas suben a la superficie. Allí tenemos las dos materias primas: nutrientes inorgánicos y luz del sol. Esas regiones son relativamente pequeñas, y a menudo se localizan en las costas de los continentes. El resto del océano, a medida que nos alejamos de estas regiones, es progresivamente más pobre en recursos, hasta el punto de que las zonas más aisladas son, a todos los efectos, verdaderos desiertos.

La mayoría de esos “desiertos” están en el mar abierto. Salvo los pasillos regados por las corrientes que vienen del fondo, el resto suelen ser zonas pobres donde la vida no es abundante. Pero, como en los desiertos terrestres, eso no significa que no haya vida: es sólo que ésta vive dispersa y que ha de tener ciertas habilidades especiales para sobrevivir: la capacidad de recorrer grandes distancias, por ejemplo, o la de aprovechar de forma muy eficiente la poca comida disponible.

Y si el mar abierto ya es un entorno pobre, la palma se la lleva toda el agua que está por debajo de la superficie, a profundidades en que la fotosíntesis ni siquiera es posible. Ahí abajo vive gente, a pesar de que es una región en la que la producción de alimento es cero, y muchos viven, esencialmente, de lo que cae de arriba. Estos habitantes de la columna de agua pueden pasar toda su vida sin saber que existe un suelo. Algunos subirán periódicamente a la superficie a alimentarse; otros llevarán milenios, generación tras generación, sin conocer otra cosa que una extensión infinita de agua en todas direcciones. Su mundo, sin duda, no se parece demasiado al que nosotros tenemos en mente.

Hoy os vamos a contar la historia de uno de esos habitantes de la columna. Y de cómo, sin ser especialmente complejo, consigue prosperar en ese desierto tridimensional que es la columna de agua.

Un linaje ancestral

Los protagonistas de esta historia son los larváceos, un animal de pequeñas dimensiones que, a primera vista, podríamos confundir con un renacuajo de piel blanquecina: tienen una cabeza prominente y de ella sale una cola que utilizan para propulsarse. La mayoría miden menos de un centímetro, pero unas pocas especies llegan a los diez centímetros de la cabeza a la cola.

Esta descripción estaría muy bien si no fuese porque, pese a su aspecto de renacuajos, la cabeza no es realmente una cabeza… y la cola no es exactamente una cola. Los larváceos son tunicados, un grupo de animales cercanamente emparentados con los vertebrados, pero que se separaron de nosotros antes de que nuestros antepasados empezaran a producir vértebras y cráneos. La “cabeza” de los larváceos es en realidad su tronco, e incluye todos los órganos vitales y el tubo digestivo. La cola… sí es una cola, pero tiene la peculiaridad de que apunta hacia delante, como si a nosotros nos saliera de la barriga. A lo largo de la cola hay un cordón cartilaginoso, el notocordio, que es el órgano que en nuestra familia dio lugar a la columna vertebral.

Los larváceos viven en el océano abierto y se alimentan filtrando el agua, que era posiblemente la estrategia ancestral de nuestro antepasado común, hace más de 500 millones de años. El agua entra por la boca del animal y pasa por la faringe, donde una sustancia mucosa atrapa las partículas comestibles y las transporta al estómago. El agua sobrante sale por unas ranuras de la faringe, que son las mismas que forman las branquias de los peces. Recorrer el cuerpo de los tunicados a menudo tiene este resultado: encontramos estructuras que nos resultan familiares, pero que no sirven para lo que creíamos que debían servir.

Así pues, los larváceos son filtradores de agua. Para sobrevivir, lógicamente, necesitan que en el agua haya comida para filtrar, y la comida no siempre abunda en la paupérrima columna de agua. Su solución a este problema ha sido recurrir a la arquitectura.

Una casa de moco

Los larváceos construyen una estructura que en la jerga científica se conoce como casa, y se instalan en su interior. Estas casas no sirven para vivir, sino para cazar: en realidad son redes extremadamente sofisticadas, formadas por un laberinto de conductos y cavidades, y con el larváceo cómodamente instalado en el centro. Mediante movimientos de su cola hace que el agua circule por dentro de la casa, y en las cavidades más internas, cerca de su boca, tiene instalados unos filtros que atrapan y acumulan las partículas alimenticias. Así, con un solo bocado come mucho más de lo que conseguiría filtrando agua de mar al azar.

Tras unas cuantas horas de funcionamiento los filtros de la casa se obstruyen y el larváceo abandona la estructura. No es una construcción hecha para durar, sino un utensilio práctico que es descartado cuando termina su vida útil. Acto seguido el larváceo empieza a fabricar la siguiente casa y el proceso vuelve a empezar.

Lógicamente, como se trata de herramientas tan perecederas, los larváceos no invierten mucho en su construcción. No están hechas de materiales duros y difíciles de conseguir, sino de una sustancia mucosa que segrega el propio animal y que se deshace rápidamente al más mínimo contacto. No entendemos aún los detalles de cómo las fabrican, pero sí sabemos que unas células especializadas segregan la casa en una forma “plegada” alrededor del animal, y cuando está terminada éste mueve la cola para llenarla de agua, como si estuviera hinchando un globo.

Gigantes de las profundidades

La mayor parte de los larváceos son pequeños y sus casas miden unos pocos centímetros, pero algunas de las especies de aguas profundas han crecido hasta tamaños más de diez veces los de sus parientes: son los larváceos gigantes, de hasta diez centímetros de longitud. No parece un tamaño muy imponente, pero sus casas llegan a medir dos metros, y eso ya empieza a ser respetable.

Los larváceos gigantes viven a profundidades medias, entre 200 y 1000 metros, en una zona a la que aún llega algo de luz del sol. Sólo comen seres unicelulares de menos de cinco micras de longitud, y se sospecha que las bacterias forman el grueso de su dieta. Podríamos pensar que su alimentación es… algo pobre, pero lo cierto es que sus tamaños no tienen parangón entre los larváceos. Son claramente los reyes de su familia, así que algo deben de estar haciendo bien. Es probable que sus enormes casas, que les permiten recoger grandes cantidades de comida, tengan algo que decir en esta cuestión.

Ingeniería hidráulica

Durante décadas, las casas de los larváceos gigantes fueron un completo misterio. Unos pocos animales fueron apareciendo en redes de pesca desde principios del siglo XX, y se conocía a sus parientes más pequeños y sus casas, pero nadie había visto a estos especímenes tan grandes dentro de una casa. No fue hasta la década de 1960 cuando en una serie de inmersiones tripuladas frente a la costa pacífica de México el biólogo Eric Barham reparó en la enorme abundancia de unas estructuras blandas semitransparentes, parecidas a las casas de los larváceos pero mucho más grandes. En una ocasión el submarino chocó contra una de las estructuras y la rompió, y de ella salió un animal con aspecto de renacuajo como alma que lleva el diablo. Habían encontrado las casas de los larváceos gigantes.

Ha costado sesenta años más tener una descripción detallada de estas fascinantes construcciones. La razón es sencilla: son tan delicadas que sólo pueden estudiarse in situ, y a las profundidades a las que viven sólo se puede bajar con un submarino. Por otro lado, la mayor parte de los detalles interesantes se encuentran en el corazón de la estructura, la llamada “casa interna”, que es donde está instalado el animal. La casa interna está rodeada de una masa de moco relativamente informe, la casa externa, que impide acercarse mucho al centro. Además, acercarse mucho también supone arriesgarse a dañar la estructura con el submarino.

A pesar de estas limitaciones, algo se pudo averiguar sobre estas casas en las últimas décadas, pero el estudio más detallado se ha publicado hace unas semanas en la revista Nature. Usando un submarino robótico equipado con un láser, un grupo del instituto de investigación del Acuario de la Bahía de Monterrey ha conseguido cartografiar el interior de la casa interna. Para ello han aprovechado que la mayor parte de la casa es semitransparente, y cuando la atraviesa el láser las paredes nos devuelven un reflejo, mientras que las zonas llenas de agua no.

La casa interna está formada por dos lóbulos, uno a izquierda y otro a derecha del animal. Los movimientos de la cola impulsan el agua al interior de ambos lóbulos, y una vez dentro unos conductos más pequeños que parecen costillas redirigen el agua hacia el centro de la casa, directamente a la boca del animal. Como la estructura no es totalmente sólida una parte del agua escapa a través de las paredes, pero de forma barata y efectiva la casa logra llevar la comida concentrada a la boca del larváceo.

Benefactores de los fondos oceánicos

La historia de los larváceos gigantes es una gran historia de ingenio evolutivo y de éxito ecológico, que les ha permitido ser los gigantes de su familia, pero tiene un epílogo igual de interesante del que los larváceos no son en absoluto conscientes. Sus casas, que ellos abandonan al cabo de algunas horas, terminan siendo maná que nieva sobre las profundidades oceánicas.

Los fondos de los océanos son otro de esos ecosistemas escasamente productivos que depende fuertemente del alimento que se produce en la superficie, varios kilómetros por encima de ellos. Los restos de lo que comen los de arriba, y a veces sus cadáveres, caen al fondo de forma continua, y son la fuente principal de alimento de los ecosistemas abisales. Los “grandes regalos”, como el cadáver de una ballena, o incluso de animales más pequeños, no son demasiado abundantes. La mayor parte de estas sobras cae en forma de nieve marina, “copos” de materia orgánica de milímetros o micras que cae lentamente desde la superficie. Esta nieve no siempre es aprovechable para los habitantes del fondo, porque durante las varias semanas que tardan en caer grupos de bacterias especializadas colonizan los copos de nieve y se comen gran parte de la materia orgánica que contenían. Verdaderamente, a los seres abisales sólo les quedan las sobras de las sobras.

Durante las décadas de 1980 y 1990 se llevaron a cabo muchos estudios que trataban de establecer cuánta comida les llega a los habitantes del fondo, a menudo utilizando “trampas” que recogen la nieve marina y permiten saber cuánta nieve llega a cierta profundidad. Sistemáticamente, esos estudios parecían encontrar menos comida de la que necesitan los ecosistemas abisales. Desde luego, los autores eran conscientes que sus trampas no capturan los cadáveres de animales grandes, y que quizá parte de la comida no cae en vertical, sino que se desliza por los márgenes de los continentes. Pero aun así las cuentas no parecían cuadrar.

Parte de la respuesta a esta pregunta la tienen los larváceos. A mediados de la década de los 2000, cuando se hizo la primera estimación precisa de la abundancia de estos animales, se descubrió que a profundidades medias son muy abundantes, y es más: cambian de casa muy a menudo, aproximadamente una vez al día. Cuando los biólogos se hicieron las cuentas vieron que en algunas zonas esto significa que cuatro casas son abandonadas cada día sobre cada metro cuadrado del fondo oceánico. Todas generadas por estas comunidades de larváceos que viven en la columna de agua, lejos de la superficie y lejos del suelo.

Desde luego, las casas no contienen enormes cantidades de comida: a pesar de que son muy grandes, la mayor parte de su volumen es agua, y cuando son abandonadas no tardan en “deshincharse” y convertirse en una pequeña plomada que cae hacia el fondo. Pero claro, si hay cuatro de ellas cayendo cada día sobre cada metro cuadrado del fondo, por poca materia orgánica que transporten va a ser algo relevante. Y aún más importante: como son bastante grandes caen rápido, a una velocidad de 800 metros cada día, con lo que a las bacterias no les da tiempo a consumir su preciosa carga alimenticia. Las casas de los larváceos podrían constituir entre un 30 y un 50% de la materia orgánica que alcanza el fondo marino.

La naturaleza tiene estas cosas: los larváceos son un organismo antiguo, en muchos aspectos poco sofisticado, pero gracias a una adaptación prodigiosa han conseguido extraer lo mejor de un ecosistema pobre, convertirse en un actor principal e incluso ser imprescindibles para ecosistemas que se encuentran kilómetros por debajo de ellos. Y esto lo han logrado unos bichos de unos pocos centímetros, con aspecto de renacuajo y a los que, seguramente, no habríamos prestado ninguna atención si los hubiéramos encontrado en una playa. Una prueba más de que, a menudo, lo más importante está en los detalles. Quién sabe qué otras sorpresas nos están esperando en ese otro universo desconocido: el océano.

QUE NO TE LA CUELEN

• El océano, a pesar de tener grandes cantidades de agua, no tiene por qué ser un vergel. Al contrario, grandes zonas de los océanos son más parecidas a desiertos, en especial en mar abierto.
• Los tunicados pueden parecer simples y muy diferentes a nosotros, pero en ellos ya encontramos muchos rasgos que se repiten en todos los vertebrados.
• Aunque a menudo cuando hablamos de evolución usamos términos como “inventar” o “buscar una solución”, estas palabras son abusos del lenguaje: la evolución no progresa de forma inteligente, sino explorando todas las posibles opciones y borrando del mapa las que no funcionan. El resultado final puede ser tan extraordinario como las casas de los larváceos, pero no es, propiamente, un proceso inteligente.

REFERENCIAS

• Kakani Katija et al. Revealing enigmatic mucus structures in the deep sea using DeepPIV. Nature, vol. 583, pp. 78–82 (2020)
• Bruce H. Robison et al. Giant Larvacean Houses: Rapid Carbon Transport to the Deep Sea Floor. Science, vol. 308, is. 5728, pp. 1609-1611 (2005)
• Eric G. Barham. Giant Larvacean Houses: Observations from Deep Submersibles. Science, vol. 205, is. 4411, pp. 1129-1131 (1979)
• Hiroki Nishida et al. Anatomy, embryogenesis and morphogenesis of the larvacean Oikopleura dioica. Web (2009)